CN102155303A - 用于内燃机的燃料喷射系统的运行方法,计算机程序以及控制-和/或调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有至少两个油泵(1、2)和用于控制高压泵(1、2)的供应量的装置的内燃机的燃料喷射系统(10)的运行方法，其特征在于，表示高压泵供应量差别特性的数值至少短时地在内燃机运行时通过接通和断开高压泵求得；并且根据用于控制供应量的装置(5)的这些控制参数如此地进行适配，即每个高压泵(1、2)输送基本相同的燃料量。

Description

用于内燃机的燃料喷射系统的运行方法,计算机程序以及控制-和/或调节装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机的燃料喷射系统的运行方法、计算机程序和一种控制-和/或调节装置。

背景技术

当今在较大的内燃机中，如具有较多气缸的，特别气缸数大于四个气缸的所谓的V形或者卧式对置气缸发动机中在一个燃料喷射系统中使用两个或者多个高压泵。这些高压泵通过一个共用的蓄压管容积以蓄压管系统的形式将燃料以高压输送到气缸中的单个的喷射装置中。通常用传感器检测在这种类型的内燃机中的蓄压管系统中的燃料压力，并且一种所谓的蓄压管压力调节器通常用一种同步的燃料供应角控制至少两个高压泵，这样借助相应的高压泵在理论上输送相同的燃料量。

虽然对高压泵有同步的控制，但是在实践中会出现这样的情况，即一台内燃机的两个或者多个高压泵提供不同的输送量。虽然借助蓄压管压力调节器本来进行了同步控制，但是由于在燃料喷射系统和内燃机的部件中的不同的机械的和电的公差不同的高压泵的供应量可能是不相同的。如到目前为止在现有技术中所出现的内燃机的高压泵的不同的供应量会在耐用性和噪音产生方面出现问题。由于在运行时相应的高压泵的不同的温度会出现耐用性的问题，因为这些泵借助流过的燃料有规律的冷却，在缺乏冷却时减少了泵的耐用性。这样的或者耦合的蓄压管系统的高压泵的不同的供应量的另一问题领域在于减少噪音的措施方面。当燃料喷射系统的两个或者多个高压泵燃料的输送不对称时用于减少噪音所采取的声学措施不能付诸实施，或者实施不能令人满意。因为这些都是从所有的泵的理论上的均匀的和对称的燃料供应为依据的。

DE 102007035316A1描述了一种用于控制内燃机的量控制装置的电磁阀的方法。

发明内容

本发明提出的问题通过一种具有权利要求1的特征的方法，一种具有并列的权利要求的特征的计算机程序和一种控制-和/或调节装置得以解决。本发明的一些有利的方案和改进方案是从属权利要求的主题。此外在下述说明书和附图还有一些对于本发明来说是重要的特征。

采用本发明可比较简单地确定燃料喷射系统的多个或者至少两个高压泵是否实际地以相同的供应量工作，也就是彼此同步地输送燃料。当由根据本发明的方法确定燃料喷射系统的高压泵的一个或者多个供应量彼此不相同，虽然它们理论上是同步运行的，可采用根据本发明的方法通过适配对这些输送量进行平衡或者使其同步化，这样紧接着就产生了基本相同的油量和同步的供应。所述的供应是由燃料喷射系统的所有高压泵输送的。

对燃料泵的供应量的这种平衡或者同步化的优点在于通过此措施可补偿由于内燃机或者燃料供应系统的机械部件或者电气设备的公差引起的在供应量中可能的不同和偏差。然后按照本发明的燃料喷射系统的高压泵以被平衡的和均匀的燃料输送流工作，这样，也彼此均匀地对单个的高压泵进行冷却。也就是说常规的高压泵几乎仅是通过流过的燃料进行冷却，这样，当供应量有差别时会出现不同的磨损过程和不同的噪音，这些噪音被认为是一种干扰、应该避免。这样，采用本发明也可实施高效率的声学措施，这样就可减少所不希望的噪音现象，或者甚至可以完全避免。特别是根据本发明的用于平衡高压燃料泵的供应量的方法可以允许全部地在内燃机的结构部件中和特别是机械的结构部件中允许更大的公差，并且虽然如此还能通过单个高压油泵达到尽可能同步的和均匀的供应。此外由于适配的供应量对高压泵进行了均匀的冷却，所以也提高了油泵的使用寿命。特别是这类燃料喷射系统的一些人们所不希望的现象，如蓄压管压力脉动和不均匀的供应燃料可通过本发明避免。

供应角或者供应角差是可简单求得的参数。供应角是高压泵的驱动轴在由高压泵供应期间经过的旋转角角。供应角差是一个高压泵在另外的高压泵之一即将中断供应之前的供应角和这一高压泵在另一高压泵的供油中断时的供应角之差。

通过对供应角或者供应角差的低通滤波减少了用于控制供应量的装置(蓄压管压力调节器)的通常存在的噪音，这种做法使得本方法的 结果更加精确。

求出修正供应角允许用于控制高压泵的供应量的装置的控制参数的简单的适配。

按照本发明的方法的一个有利的方案通过交替地中断燃料喷射系统的各一个高压泵求出高压泵供应量彼此间的偏差。因此根据本发明交替地(wechselseitig)从燃料喷射系统的多个高压泵中每次中断一个高压泵。接着那些余下的还处于运行中的高压泵由于用于控制供应量的装置(蓄压管压力调节器)提高它的供油量，其做法特别是调节供应角α，这样，在短时间后在燃料喷射系统中又出现稳定状态，也就是说在内燃机的蓄压管容积中达到所要求的蓄压管压力。通过检测在燃料喷射系统的其中一个高压泵中断之后仍然运行的高压泵的变化的供应角可简单地得出仍然运行的泵的供应角的偏差，并且将其用于计算单个泵的所需要的修正值，关于这一点在下面的实施例中还将详细地加以说明。

为此在改进方案中建议，求出修正供应角，其做法是首先求出每个供应角差相对于平均值的差值β_i，并且方式是按照下述公式求出每个高压泵的修正供应角：

当高压泵i＝1...n时，δ_i＝(n-1)*β_i。

这一点通过软件技术可简单实现，并且所需计算量小。

按照本发明的方法的一个与之相对的替代方案通过分别只对燃料喷射系统的一个高压泵的交替的或者替换的运行求出单个高压泵的供应量的差别。通过短暂地关闭燃料喷射系统的高压油泵-一个唯一的高压泵除外-在这种情况下内燃机所需要的燃料供应量只由所述一个油泵提供，因为用于控制供应量的装置(蓄压器压力调节器)或者燃料喷射系统的调节装置是如此地触发余下的处于运行的高压泵的，即它使系统中所要求的压力和所希望的供应量稳定在其它泵关闭之前的原有的水平上。在某个时间之后，这个时间可以比较短，例如每个泵可以在0.5秒以下，系统又适配了，并且在具有共用的或者液压耦合蓄压管容积的共轨系统中又形成以前的压力。通过确定并且存储余下运行的高压泵的供应角α₁所要求的变化(供应角差)可以得出结论即在关闭其它高压泵之前通过这个单个的高压泵提供了哪个实际的供应量。根据本发明用内燃机的燃料喷射系统的所有的高压泵重复这个过程，这样其结果是产生了用于单个的高压泵的例如供应角α_i变化的计算修正值。

这可通过软件技术简单实现，当求出修正供应角时，其做法是首先求出每个供应角差相对于平均值的差值β_i，并且其做法是按照下述公式求出每个高压泵的修正供应角：

当高压泵i＝1...n时，δ₁＝β_i。

根据本发明的方法的另一有利的方案通过交替地短时地切断系统的每个供应泵求出内燃机的燃料喷射系统的单个高压泵的供应量的偏差。并且当供应量有偏差时计算出高压泵相应的供应角α₁的修正值Δα_i，其优选地逐个地相互平衡(渐进法)。在适配的某个时间之后然后就产生了单个的高压泵彼此之间的供应量的基本均匀的分布，即使之前由于例如在泵的组成部件的制造中的机械公差和系统的另一些公差在相同的触发的情况下这些高压泵实际上也提供略不同的供应量。供应量的同步化和匹配和高压泵中由公差所引起的偏差没有关系允许充分地利用用于减少噪音的声学措施，并且有效地使用这些措施。此外通过流过的燃料可将所有的高压泵进行均匀的冷却。通过这一措施提高了泵的使用寿命。

根据本发明的方法的另一有利的方案在对单个的高压泵的供应量进行检测和可能的适配之前对至少一个接通条件进行检查。所述接通条件特别可涉及到内燃机的载荷状态，转速范围、温度、燃料喷射系统的供应量的均匀性，和/或在蓄压管系统中的相对保持不变的压力。因此，例如有针对性地在内燃机的一定的转速范围或者载荷范围中进行根据本发明的检测多个高压泵的供应量的不同，并且计算用于燃料喷射系统的多个高压泵的这些输送量的同步化的适配的修正值。例如燃料喷射系统的高压泵的供应量的不同通常在靠近内燃机的空转区域时最大，这样，在此可进行比其它工作区域更加有效的用于供应量同步化适配。当然也可进行为了假定执行按照本发明的方法的所述的接通条件的组合。

根据本发明的方法的另一有利的方案设置一个控制器。这个控制器被适配用于为相应的供应角α_i计算修正值Δα_i。为此在该控制器中存储有相应的算法。这些算法可计算在供应量中的所要求的修正值或单个的高压泵的供应角。这种控制器既可以作为结构设计的控制器实现，也可作为内燃机的，或者燃料喷射系统的已有的控制器中的一个程序模块实现。

附图说明

下面借助多个实施例，并参考附图对本发明进行更加详细的说明。这些附图是：

图1：根据本发明的内燃机的第一实施例的简图，它具有一个带有两个高压泵的燃料喷射系统。

图2：用于示出根据本发明的用于使三个高压泵P1，P2、P3的供应量适配的方法的一个实施例的供应角和供应量的关系曲线图。

图3：根据本发明的一个用于通过交替地中断一个高压泵从检测并且同步化不同的供应量的方法的一个实施例的流程图。

图4：根据本发明的用于借助燃料喷射系统的分别只一个高压泵的交替的运行检测并且同步化高压泵的不同的供应量的方法的一个实施例的流程图。

图5：根据本发明的用于借助渐进方法在只具有两个高压泵时检测并且同步化燃料喷射系统的高压泵的不同的供应量的方法的第二实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的燃料喷射系统10在内燃机中应用的一个第一实施例的简图。其采用根据本发明的用于使高压泵1、2的供应量对称适配的方法运行。按照这个实施例的内燃机具有一个带有两个用于从燃料箱(未示出)输送燃料的高压泵1、2的燃料喷射系统10。这些高压泵通过一些高压管道和一个蓄压管系统3连接，为的是在高压时将燃料分配到多个喷射阀4中。在这个实施例中这个蓄压管系统3是由一个左蓄压管容积11a(图1上部)和一个右蓄压管容积11b(下部)构成。这两个容积通过一个横向管道彼此连接，这样，它们形成了蓄压管系统3的一个共同的或液压耦合的蓄压管容积11。通过一个蓄压管压力传感器9检测在内燃机运行时在蓄压管系统3的蓄压管容积11中的压力，并且将其输送到用于控制高压泵1，2的供应量的装置中，一个蓄压管压力调节器5中，这个调节器和一个控制器6连接。

蓄压管压力调节器5或控制器6控制这两个高压泵1、2，并且借助调节供应角α1，2改变供应量，这样，在正常运行时高压泵1、2输送 基本相同的供应量。高压泵1、2由相应的凸轮轴(未示出)或者一个共用的凸轮轴驱动。供应角α1、2是这样的角度，即当相应的高压泵正(gerade)输送时相应的凸轮轴通过这个角度。然而由于在机械部件和电气部件中的制造公差，以及由于不同的磨损状况在内燃机运行时会出现这样的情况，即虽然这两个高压泵1、2通过蓄压管调节器5用相同的供应角α同步地触发，但是在两个高压泵1、2的实际供应量方面仍然出现差别。燃料喷射系统的公差-这些公差会在蓄压管系统3中在相同的蓄压管容积的情况下引起高压泵1、2的供应量的这样一种非对称-特别可能是内燃机的凸轮轴的角度公差、高压泵1、2的安装法兰的角度公差、高压泵1、2的驱动凸轮的提升曲线中的差别、量控制阀的起动时间差别、特别是在缓慢地触发量控制阀时的起动时间差别、或者液压损失，或者是高压泵的效率差别。不同步的供应量也可能还有其它的原因，这些原因对于本领域的技术人员来说是清楚的。

因此，根据本发明在具有在图1中简图示出的燃料喷射系统10的内燃机中使用了一种用于高压泵1、2的供应量的对称适配的特定的方法。这个方法通过控制器6，特别是它的控制模块8按照下述方式方法执行：借助燃料喷射系统10的控制器6和它的控制模块8求出内燃机运行时表示高压泵1、2之间的供应量差别的特性的参数。当确定了在原本同步触发的高压泵1、2中它们各自的供应量的差异时经过控制器6和控制模块8在对高压泵1、2的触发方面通过蓄压管压力调节器5进行如此的适配，即对供应量彼此进行平衡，并且在某个时间之后通过两个高压泵1、2又输送出相同的供应量，并且还与由制造引起的，或者由磨损引起的燃料喷射系统10公差无关。

为了确定燃料喷射系统10的至少两个高压泵1、2的供应量的差异按照本发明可使用不同的方法。这些方法通过图1中的控制器6中的相应的算法和控制模块8付诸实施。按照本发明的方法的一个第一替代方案交替地通过控制器6中断这两个高压泵1、2，这样，然后余下的高压泵1、2-它通过高压调节器5进行触发，且这个调节器又和蓄压管压力传感器9连接-如此地将高压泵1、2的供应角α调节一个供应角差，即在短时间后在蓄压管系统3中又产生了所要求的压力。接着在这个仅装配有两个高压泵1、2的系统中关闭另一高压泵，并且相应地重复进行，这样通过蓄压管调节器5也可在此得出对供应角α(供应角差)所 必需的调节。由于如此地求出了高压泵1、2的供应角α(修正供应角)的两个修正值，所以紧接着可以间接计算实际的输送量中的差别，并且在具有在图1中示出的燃料喷射系统10的内燃机的正常运行时对这两个高压泵1、2相应的适配进行触发，其做法是经过控制器6的控制模块8由蓄压管压力调节器5来触发相应的供应角的修正。在图1的实施例中控制器6和一个非易失的存储器7连接。在这个存储器中可存储高压泵1、2的供应角α的所求得的修正值。

代替地也可通过触发具有多个泵的燃料喷射系统10的只一个高压泵来求出高压泵1、2的供应量中的可能的差别，其中，其余的高压泵分别短时切断。这个方法对具有多于两个高压泵的内燃机特别有利，因为采用此方法可非常精确地确定相应的供应量。下面参考图4还将对这个方法进行更加详细的说明。

代替地特别是当仅有两个高压泵时，如在图1所示的实施例中可借助一种渐进方法，采用优选地分级地改变供应角α的修正角求出高压泵1、2的实际供应量和在这些供应量中可能的差异。通过这样一种简化的渐进方法可减少实施费用。有关这方面的实例下面参考图5还将进一步加以说明。

图2是一个曲线图。该图示出了三个高压泵P1、P2、P3的泵特性曲线，用以说明根据本发明的用对称适配和控制具有多个高压泵的燃料喷射系统的方法，以适配单个泵的供应量中的由公差所引起的，或者其它方面所引起的差异。在图2的曲线图中横坐标为供应角α_i(上死点前的度数)，纵坐标表示高压泵的相应的供应量。高压泵P1的特性曲线用虚线表示，高压泵P2的特性曲线用两点划线表示，高压泵P3的特性曲线用一点划表示。在按照本发明的方法进行供应量适配之前这三个高压泵P1、P2、P3在工作点APv工作，这个工作点大体位于15°的供应角。在这种情况中由于高压泵的特性曲线稍有不同所以产生不同的供应量，如图2所示。然后根据本发明求出单个的高压泵P1、P2的供应量中的差异，其办法是例如相互地中断这些高压泵，或者是交替地这些高压泵中只有一个运行，并且在调定系统的稳定状态后(在蓄压管系统中所要求的压力)求出供应角差异α_i。从中计算出所需要的修正供应角，这些修正供应角是单个的泵P1、P2和P3所应该调节的，为的是接着在内燃机继续运行时能得到大体相同的供应量，如图2中所示(参见图2 和在10和15之间的供应体积时的经调整的工作点)。

下面借助图3、4和5的流程图对根据本发明的用于求出和计算燃料喷射系统10的高压泵的供应量中的差异的不同替代方法进行介绍。

在图3中示出了用于求出燃料喷射系统的不同的高压泵的供应量的实际差异和用于供应量的对称适配的根据本发明的方法的第一实施例的流程图。图3的方法是以交替式地中断燃料喷射系统的一个高压泵为基础，直到该系统的所有的高压泵都中断一次。在步骤S101中从第一泵开始，其中，首先求出适配供应量的边界条件和条件(步骤S102)。借助根据本发明的方法用于适配供应量的边界条件或者接通条件例如可以是内燃机的运行状态、如空转时的运行或接近空转状态的运行。此外，边界条件也可以是内燃机的载荷状态或者转速、实际运行状态中的比较均匀的供应量、蓄压管系统中的相对保持不变的压力等。当这些预调的边界条件得到满足时按照图3本方法继续进入步骤S103。在该步骤中喷射系统的第一高压泵短时中断。在等待片刻之后由于蓄压管压力调节器，在蓄压管系统中又出现以前的压力，这样重新达到原来的稳定状态，通过控制器和蓄压管压力调节器控制这种状态。按照步骤S104存储这种瞬变的状态，也就是说将高压泵的供应角α_i的差异(从以前到以后)作为供应角差存储起来。在这种情况中按照这个实施例还要对相应的供应角α进行低通滤波，为的是减弱在通常情况下存在的蓄压管压力调节器的噪音。在下一个步骤S105中用下一个高压泵以相应的方式方法继续进行，直到该系统的所有的高压泵都被检测(步骤S106)。然后在步骤S107中按照所规定的方法对高压泵的相应的基准角的移动进行计算。当按照此方法求出了该系统的高压泵的所有的供应角差α_i以后计算出算术平均值α_平均。然后从中为该系统的每个高压泵计算出单个的供应角差相对于这个平均值的差值：

当i＝1...n时，β_i＝α_平均-α_i。

然后如下地在按照图3的这种方法中为其中每个单个的高压泵计算出修正供应角δ_i：

修正供应角：当i＝1...n时，δ_i＝(n-1)*β_i。

泵i的修正：新的触发角＝旧的供应角+δ_i。

按照这种方式采用根据本发明的方法可知此地修正相应的高压泵的控制，即可对由于公差或者类似原因所造成的实际的供应量的差异 (虽然原来进行了同步控制)进行平衡，并且接着由所有的高压泵都输送相同的供应量。这对高压泵的耐用性是有利的，因为通过被输送的燃料进行了均匀的冷却。此外，可以这种方式执行有效的声学措施，以避免在内燃机运行时干扰的噪音的传播。

在图4中示出了根据本发明的方法的一个替代方案的流程图，其中，在此和按照图3的前一方法的区别在于这个具有多个高压泵的燃料喷射系统10分别交替地只用不同的高压泵的一个唯一的高压泵运行。用于接通根据本发明的控制方法的步骤S201和S202和前述实施例的步聚相类似。然后在步骤S203中除了一定的内燃机的燃料喷射系统的n个高压泵中的一个唯一的高压泵i外短时间地断开所有的“n-1”高压泵。断开的持续时间视直到在蓄压管系统中重新达到一种稳定的状态而定。如同在前述实施例一样，在蓄压管系统中又出现一种稳定状态并且因此出现所要求的压力(通过蓄压管压力调节器的适配后的稳定的状态)后将供应角中的各差别，也就是供应角差α_i存储起来。在此优选地按照本发明这也是在进行了用于滤除噪音的低通滤波之后进行的。步骤S205和S206和前一实施例的步骤相类似(S104和S105)。只要燃料喷射系统的所有的高压泵都被检测过，则在最后步骤S207中计算每个高压泵的相应的基准角的移动，其中，在此也是首先计算出算术平均值α_平均，并且计算出高压泵的相应的单个的供应角相对于这个平均值α_平均的差值如同前面所确定的一样：

当i＝1...n时，β_i＝α_平均-α_i。

然后按照下式计算出每个单个的高压泵的修正供应角：

当i＝1...n时，修正供应角：δ_i＝β_i。

泵i的修正：新的触发角＝旧的供应角-δ_i。

按照根据本发明的方法的第三个代替的方案，如借助流程图在图5中示出的，当燃料喷射装置的高压系统的高压泵的数量较少时，例如只有两个高压泵时(在此与请参见图1)可执行一种渐进方法形式的简化方法。在此也是首先借助预调定的不同的边界条件询问接通该方法的条件(步骤S301)。接着短时间地断开第一高压泵(步骤S302)。然后短时间地断开第二高压泵(步骤S303)。然后按照两个高压泵1、2的前面已确定的供应角差对修正角一个一个地进行平衡。接着在步骤S305 进行检查看这些高压泵的两个供应角差相同还是不相同。若不相同，则该方法返回到步骤S301，并且重新执行此方法。当两个供应角差相同时则根据本发明的用于求得供应量中的差别的方法结束，并且过渡到内燃机的正常运行。

Claims (13)

1.用于具有至少两个高压泵(1、2)和用于控制高压泵(1、2)的供应量的装置的内燃机的燃料喷射系统(10)的运行方法，其特征在于，表示高压泵供应量差别特性的参数至少暂时地在内燃机运行时通过接通和断开高压泵求得；并且根据用于控制供应量的装置(5)的这些控制参数进行适配，从而每个高压泵(1、2)基本输送相同的燃料量。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在考虑供应角或者供应角差的情况下求出表示供油量差别的特性的参数。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，供应角或者供应角差经过低通滤波。

4.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，从表示供应量差别的特性的参数中为每个高压泵求出修正供应角。

5.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，求出表示供应量差别特性的参数，其做法是依次地分别断开燃料喷射系统(10)的其中一个高压泵(1、2)。

6.按照权利要求4和5所述的方法，其特征在于，求出修正供应角，其做法是首先求出每个供求角差和平均值的差值β_i；并且求做法是按照下述公式为每个高压泵求出修正供应角：

当高压泵i＝1...n时，δ_i＝(n-1)*β_i。

7.按照权利要求1至4的任一项所述的方法，其特征在于，通过燃料喷射系统(10)的相应的仅其中一个高压泵(1、2)的交替的运行求出表示供应量差别的特性的参数。

8.按照权利要求4和7所述的方法，其特征在于，求出修正供应角，其做法是首先求出每个供角角差和平均值的差值；并且其做法是按下述公式求出每个高压泵的修正供应角：

当高压泵i＝1...n时，δ_i＝β_i。

9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，当燃料系统只包括两个高压泵时，为了求出修正供应角使用渐进的方法，分级地改变修正供应角，直到供应角差别大体相同地大。

10.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，在求出表示供应量差别的特性的参数之前，或者在匹配控制参数之前检查这个内燃机是否现在已处于或者曾经处于对于这种求出是允许的运行范围之中。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，通过内燃机的载荷状态、转速范围、温度、燃料喷射系统(10)的供应的均匀性、和/或在蓄压管系统(5)中相对保持不变的压力规定运行范围。

12.计算机程序，其特征在于，为了在按照前述权利要求的任一项所述的方法中应用对该程序进行了编程。

13.用于内燃机的控制和/或调节装置，其特征在于，为了在按照权利要求1至11的任一项所述的方法中的应用对该装置进行了编程。

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